限水灌溉下春季追氮方式对小麦旗叶光合和衰老特性的影响

限水条件下,等量氮不同施用方式对小麦旗叶光合和衰老特性的调控效应不同;不同抗旱性品种对施氮方式的响应也有所差异。与拔节初期1次施氮处理（SF）相比,拔节初期、挑旗期2次施氮处理（DF）增加了供试品种旗叶中后期的叶绿素含量（Chl）、可溶蛋白含量（SP）、RuBPCase活性、气孔导度（Gs）和光合速率（Pn）,延长了叶绿素含量缓降期（RSP）、光合速率高值持续期（PAD）,提高了叶源量（LSC）;使旗叶生长中后期的超氧化物歧化酶（SOD）活性和过氧化物酶（POD）活性增加,细胞的活性氧（O2-）含量和丙二醛（MDA）含量降低。与抗旱品种石麦12相比,DF处理对抗旱性中等的品种石新733的旗叶光合生理参数、光合功能高值持续期具有更大调控效应。DF处理使供试品种的千粒重、产量和水分利用效率增加,其中石麦12后两指标增幅达显著水平。表明在春季适宜施氮量范围内,在肥力中等偏下地力条件下,生育中后期（挑旗期）追施适量氮素,具有提高叶片的细胞保护酶活性、维持细胞的较强活性氧清除能力,改善限水条件下小麦旗叶光合碳同化能力、延缓旗叶衰老、促进子粒灌浆和提高水分利用效率的作用。     

低磷条件下不同磷效率小麦品种及其杂种F1光合碳同化特性研究

以典型的磷低效(L)、吸收高效(H1)和利用高效(H2)的小麦品种及以上述品种为亲本配制的杂种F1-1(L×H1)和F1-2(L×H2)为材料,对上述品种和杂种F1的光合特性及其生理机制进行了研究。结果表明,缺磷条件下,随着叶片生长进程,供试品种和杂种F1旗叶CO2传导参数气孔导度(Gs)、叶肉导度(Gm)和碳酸酐酶(CA)活性;旗叶叶绿素含量(Chl)、光合速率(Pn)、叶绿体无机磷(PI)浓度和Mg2+-ATPase活性、可溶蛋白含量(SP)和RuBPCase活性均不断降低。不同磷效率类型品种相比,旗叶各测定时期上述参数均以L较低,H1和H2较高。与各自亲本相比,F1-1和F1-2各测定时期的光合生理参数多表现出明显的优势。表明磷高效小麦品种(H1和H2)以及杂种叶片光合碳同化特性的相对提高,是由于其光合器官捕获光能的能力较强、光合作用气孔限制和非气孔限制的程度较低和暗反应速率较高综合作用的结果。其中,磷高效品种及杂种F1叶绿体Pi供应量的增多,在维持光合器官的结构和功能中可能具有重要作用。研究还表明,供试不同磷高效小麦品种之间(吸收高效H1和利用高效H2)尽管在磷的吸收和利用特征上表现明显不同,但在叶片的光合碳同化特性及其内在生理机制上表现相似,表明控制小麦磷素吸收与利用的遗传基因位点可能与控制光合器官结构与功能的遗传位点不存在紧密连锁。在低磷胁迫条件下,充分利用杂种F1在光合碳同化特性上的杂种优势,对于改善小麦对磷素的吸收和利用以及促进子粒产量的增加具有潜在的应用价值。     

不同氮素利用效率小麦品种的氮效率相关生理参数研究

在不同氮处理条件下,研究了不同氮效率小麦品种的子粒产量、植株氮含量和植株氮累积量及氮效率相关的生理参数。结果表明,在低氮处理（LN）下,氮高效品种沧核036较氮低效品种衡6599具有较高的子粒产量、植株氮含量和植株氮累积量,其产量比对照的下降幅度也明显小于衡6599;单位面积穗数的大幅减少是衡6599产量明显下降的主导因素。在LN条件下,沧核036在挑旗期、开花期和灌浆期,植株上部三片展开叶均具有较高的硝酸还原酶（NR）、亚硝酸还原酶（NIR）和谷氨酰胺合成酶（GS）活性,以及较高的光合色素含量和可溶蛋白含量;生育后期该品种的气孔导度和光合速率也高于衡6599。在LN条件下,叶片的可溶性糖含量和脯氨酸含量以衡6599较高;各测定时期的丙二醛含量,沧核036也低于衡6599,但SOD活性在两品种间差异较小。表明LN条件下,氮高效品种沧核036表现的氮高效特征,是其具有较强的氮素吸收和同化能力;较高SOD活性,缓解了细胞的膜脂过氧化程度;光合色素含量增加和光合暗反应活性增强,使光合碳同化能力提高的综合作用结果。     

施氮水平对优质小麦旗叶光合特性和子粒生长发育的影响

通过对两个优质小麦品种不同施氮量的比较试验,研究了氮素水平对优质小麦生育后期旗叶光合特性和子粒生长发育特点及产量的影响。结果表明,强筋小麦8901施氮量在N.1203～60.kg/hm2范围内,旗叶光合速率、蔗糖含量、淀粉含量和粒重都表现为随施氮量的增加而降低。弱筋小麦SN1391施氮量在N.1202～40.kg/hm2的范围内,上述指标和施氮量呈正相关,但当氮肥用量增加到360.kg/hm2时,则迅速降低。研究还表明,两优质小麦都表现为随施氮量的增加叶绿素含量提高,但过高氮肥用量又使其降低;旗叶叶绿素含量和其光合速率之间相关不显著;旗叶光合速率和粒重之间存在正相关。     

春季施氮方式对小麦子粒灌浆的调控及其生理机制

以河北平原区主栽品种石新733和石麦12为材料,研究了春季节水灌溉条件下,等氮量下春季不同追施方式对小麦子粒灌浆特性的影响及其生理机制。结果表明,在适宜追氮量条件下,与拔节初期一次施氮处理（SF）相比,拔节初期和挑旗期两次施氮（DF）使灌浆期间强、弱势子粒的玉米素（Z）+玉米素核苷（ZR）含量、体积、鲜重和干重增加,但以弱势花子粒的增加幅度较大。DF提高了灌浆期间植株上位叶的可溶蛋白含量、可溶性糖含量和叶绿素含量,增加了灌浆期间的单茎绿叶面积和叶／粒比值;使成熟期供试品种的千粒重、单株穗粒重和抗旱性强的品种石麦12 产量均显著增加,表明春季分次施氮具有改善小麦子粒灌浆和增产的作用。研究还表明,分次施氮增大子粒库容和改善子粒灌浆特性与氮素后移增加子粒的Z+ZR含量有关。植株光合和群体质量的改善是分次施氮下供试品种强弱势子粒,尤其是弱势子粒粒重增加的重要生理基础;施氮方式对不同抗旱性小麦品种光合特性和子粒灌浆的调控效应有所不同。     

氮肥对新疆棉花产量形成期叶片光合特性的调节效应

在新疆生态条件下,采用裂区设计研究了氮肥用量对棉花产量形成期叶片光合特性的调节效应。结果表明,适量追施氮肥在一定程度上可以改善叶片光合性能,提高植株生育后期叶片叶绿素含量和硝酸还原酶(NR)活性;维持叶片较高的PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)和PSⅡ光化学最大效率(Fv/Fm);提高中下部叶片的光合速率,延缓了叶片衰老,保证了棉花生育后期光合产物的形成,从而使棉花达到高产。这种调节效应因品种和生育时期的不同而异。新陆早6号在盛铃前期叶片叶绿素含量、NR活性、光合速率及Fv/Fo和Fv/Fm随氮肥用量增加而增加,盛铃后期至吐絮期叶绿素含量、Fv/Fo和Fv/Fm、叶片光合速率等指标均以中氮处理(300.kg/hm2)最高,高氮处理易造成植株盛花期生长过旺,群体荫蔽,影响了叶片光合作用;新陆早7号中氮处理与高氮处理之间差异不明显。因此,生产上应根据不同品种和生育时期进行合理施肥,避免因施肥不当造成产量下降和浪费肥料。     

干湿交替灌溉与施氮量对水稻叶片光合性状的耦合效应

【目的】探讨干湿交替灌溉与施氮量耦合对水稻光合性状及其效应的影响,从光合源及光合质方面阐明不同水氮组合处理在光合性状上的差异。【方法】以新稻20为材料进行土培试验,设置浅水层灌溉 (0 kPa)、轻度干湿交替灌溉 (–20 kPa) 和重度干湿交替灌溉 (–40 kPa) 3种灌溉方式及不施氮 (N0)、中氮 (MN, 240 kg/hm2) 和高氮 (HN, 360 kg/hm2) 3种氮水平,研究不同水氮耦合处理对水稻产量、叶片叶绿素含量、叶面积指数、叶片氮含量、净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率的影响。【结果】灌溉方式与施氮量存在显著的互作效应,轻度干湿交替灌溉增加了主要生育期叶片叶绿素含量、氮含量、净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率,提高抽穗后群体叶面积指数,且与MN耦合后产量最高,为本试验最佳的水氮耦合运筹模式;重度干湿交替灌溉则显著降低主要生育期叶片叶绿素含量、叶片氮含量、叶面积指数、净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率;在同一灌溉方式下,中氮处理提高叶片净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率,有利于穗后叶片叶绿素含量及叶面积指数提高,重施氮肥反而降低叶片光合及荧光效率。水稻叶片叶面积指数、光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ潜在活力及最大光化学效率与产量均呈显著或极显著的正相关关系。水稻主要生育期光合性状指标的供氮效应均为正效应,轻度干湿交替灌溉下主要生育期叶片叶绿素含量、氮含量、净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率的供水效应及耦合效应均为正效应,而重度干湿交替灌溉的控水及耦合效应则为负效应。【结论】轻度干湿交替灌溉耦合中氮处理水稻叶片净光合速率、光合氮素利用率、PSⅡ的潜在活性和最大光化学效率提高,有利于穗后叶片叶绿素含量及叶面积指数形成,表明通过适宜的肥水调控发挥水氮耦合效应,可以创造良好的光合性状,提高水稻光合生产能力,从而促进水稻高产。     

低氮胁迫对耐低氮玉米品种苗期光合及叶绿素荧光特性的影响

【目的】叶绿素荧光参数经常用来评价光合器官的功能和环境压力的影响,不同玉米基因型耐低氮胁迫能力差异较大,与光合及叶绿素荧光特性对低氮胁迫的响应机制有关。本文以耐低氮能力差异较大的4个玉米杂交种为试验材料,研究了低氮胁迫对不同耐低氮性玉米品种苗期光合及叶绿素荧光特性的影响,以期明确耐低氮胁迫玉米品种的光合机制。【方法】采用二因素完全随机设计盆栽试验,因素A为不同耐低氮性玉米品种:‘正红311’、‘成单30’和不耐低氮品种‘先玉508’、‘三北2号’;因素B为不同氮素水平:正常氮CK(霍格兰完全营养液,N 15 mmol/L)、低氮胁迫LN1(N 0.5 mmol/L)、极低氮胁迫LN2(N 0.05 mmol/L)。测定了苗期单株干物质积累量,单株氮素积累量,叶片叶绿素含量与荧光特性,以及光合效率指标。【结果】低氮胁迫下玉米苗期单株干物质积累量、单株氮素积累量、叶片叶绿素含量等生理指标显著下降,但耐低氮品种的下降幅度显著低于不耐低氮品种;低氮胁迫下玉米苗净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)显著降低,胞间CO2浓度(Ci)显著升高,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)的降幅及胞间CO2浓度(Ci)的增幅耐低氮品种均显著低于不耐低氮品种;低氮胁迫下可变荧光(Fv)、最大荧光(Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ有效光量子产量(Fv'/Fm')和光化学猝灭系数(q P)等叶绿素荧光特性也均显著降低,耐低氮品种下降幅度显著低于不耐低氮品种;低氮胁迫下耐低氮品种PSⅡ实际光量子产量(ΦPSⅡ)降低,不耐低氮品种有所增加;而耐低氮品种非光化学猝灭系数(NPQ)升高,不耐低氮品种有所降低。【结论】耐低氮玉米品种能够减缓低氮胁迫对植株光合系统的影响,进而保证植株较高的氮素积累,提高叶片叶绿素含量,维持较高的PSⅡ有效光量子产量(Fv'/Fm')和光化学猝灭系数(q P),为光合作用提供充足的光能;从而保持了较高的净光合速率(Pn),保证了耐低氮品种在低氮条件下保持较高的干物质生产。     

不同生育期灌水处理对小粒型花生光合生理特性的影响

为揭示不同生育时期灌水处理对花生叶片光合生理特性的影响,确定花生水分效率最大时期,采用防雨棚池栽法,对2个小粒型花生品种"花育20号"和"花育27号"分别设置全生育期灌水(CK)、全生育期干旱胁迫处理(T1)、苗期灌水(T2)、花针期灌水(T3)和结荚期灌水(T4)5个处理,对比分析各处理花生叶片光合色素含量和叶绿素荧光动力学参数变化。结果表明,土壤水分状况并未使叶绿素a含量明显变化,但两品种叶绿素a含量升高或降低幅度受不同处理影响。叶片类胡萝卜素含量对土壤水分状况的响应因品种而异,两品种全生育期干旱胁迫处理下到达峰值的时间不一致。两品种结荚期灌水处理均能增加叶绿素b和类胡萝卜素含量。"花育27号"整个生育期内Fv/Fm值高于"花育20号",表明其具有较强的光能转换效率。两个花生品种在结荚期灌水处理均能提高Fv/Fm和Fv/Fo值,提高其光能转换效率,有效避免或减轻了光合机构受损的程度。花针期、结荚期灌水及对照处理能够保持较高的表观光合电子传递速率(ETR)和非光化学淬灭系数(QN)值,保持较高的光合反应总量,但苗期灌水处理对生育后期净光合速率没有促进作用。各生育期不同灌水处理中净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)下降的同时,胞间CO2浓度(Ci)亦下降,表明气孔限制是土壤水分不足状况下花生光合速率下降的主要原因。总体而言,花针期和结荚期灌水处理能提高花生叶片的光合能力,表明花生开花以后进行灌水处理是经济有效的灌水方式。     

不同施氮量下子粒灌浆不同阶段遮光对小麦氮素积累和转移的影响

在田间高产条件下,设置每公顷施氮（N）0（N0）、168（N1）和276（N2）kg 3个氮素水平,每个氮素水平下设置不遮光和灌浆前期（开花后1～12 d）、中期（开花后13～24 d）、后期（开花后25～36 d）遮光4个处理,研究不同施氮量下子粒灌浆不同阶段遮光对小麦氮素积累和转移的影响。结果表明,灌浆前期遮光,各施氮处理的旗叶硝酸还原酶活性和内肽酶活性显著降低;恢复照光后,N0和N1处理旗叶硝酸还原酶活性与不遮光的处理无显著差异。N2处理硝酸还原酶活性显著低于不遮光的处理,其内肽酶活性在灌浆中期显著升高,有利于旗叶蛋白质的降解,营养器官氮素转移量和转移效率提高;但花后吸氮量、子粒产量和蛋白质产量均降低,且显著低于N1处理。灌浆中期遮光,各施氮处理的旗叶硝酸还原酶活性和内肽酶活性亦显著降低;恢复照光后,各施氮处理旗叶内肽酶活性均显著高于不遮光的处理,N2处理显著高于N1处理。灌浆后期遮光,各施氮处理旗叶硝酸还原酶活性显著降低;N0和N1处理内肽酶活性降低。N2处理的内肽酶活性显著高于不遮光的处理,其营养器官氮素转移量、转移效率及转移氮素对子粒氮的贡献率显著高于N1处理;旗叶硝酸还原酶活性、花后吸氮量和子粒蛋白质产量与N1处理无显著差异。不同遮光阶段比较,各施氮处理营养器官氮素转移量、转移效率及转移氮素对子粒氮的贡献率,均以灌浆前期遮光的最高,灌浆中期遮光的次之,灌浆后期遮光的最低;花后吸氮量、子粒产量和蛋白质产量以灌浆后期遮光的最高,灌浆中期遮光的次之,灌浆前期遮光的最低。     

氮硫互作对冬小麦旗叶衰老、产量和氮素利用效率的影响

试验采用裂裂区设计,小麦品种(烟农19和汶农6号)为主区,施氮(N)量为裂区,设0(N0)、120(N120)、240(N240)kg hm-2三个施N水平,施硫(S)量为裂裂区,设0(S0)、20(S20)、40(S40)、60(S60)kg hm-2四个施S水平。结果表明,汶农6号开花后旗叶超氧化物歧化酶(SOD)活性、旗叶净光合速率、产量和氮素利用效率均高于烟农19。在一定施氮水平下适量施硫显著提高烟农19和汶农6号小麦开花后旗叶SOD活性和可溶性蛋白质含量,提高旗叶净光合速率和开花后干物质积累量,增加植株地上部氮素积累量和籽粒产量;当施氮水平为120 kg hm-2施硫量超过40 kg hm-2和施氮240 kg hm-2施硫量超过20 kg hm-2时,汶农6号植株地上部氮素积累量仍继续增加,但旗叶抗氧化能力和光合同化能力均无明显提高,籽粒产量不再增加,烟农19号旗叶SOD活性、可溶性蛋白质含量和光合速率均降低,植株地上部氮素积累量和籽粒产量均减少。在同一施氮水平下,两小麦品种氮素利用效率总体表现为随施硫量增加而降低的趋势。在土壤有效硫为38.9~42.1 mg kg-1的条件下,适量施用氮肥和硫肥有利于延缓小麦花后旗叶衰老,提高光合同化能力,增加籽粒产量,但不同品种小麦对氮肥和硫肥施用量的响应不同,氮素利用效率较高的品种在较高的氮硫供给水平下仍有较好的光合同化和产量表现,而氮素利用效率相对低的品种对高氮高硫的适应性较差,后期易早衰,影响产量和氮素利用效率。     

早籼稻米垩白形成与稻株源-库特性关系的研究

以垩白度差异较大的 3个早籼稻品种为材料 ,先后分 3期播种 ,应用14 C示踪技术研究了籽粒灌浆期剑叶净同化速率、籽粒库活力及相应的源 /库比与稻米垩白形成的关系。结果表明 ,稻株源 -库特性与稻米垩白度之间表现出显著的相关性。低垩白品种剑叶净同化速率、籽粒库活力和源 /库比均显著高于高垩白品种。稻株库的容量大、库的活力低而源叶同化物又供应不足 ,势必形成垩白。因此 ,保证源的供给充足、适当的库容 (库的大小 ) ,较大的源 库比和强大的库活力对减少稻米垩白极为重要。研究还发现 ,垩白度高的水稻品种 ,其剑叶中同化物的输出百分率相应较低 ,推测其源叶中同化物的输出或韧皮部装载存在障碍。     

不同氮、磷用量对杂种小麦旗叶光合特性的影响

在大田条件下研究了不同氮、磷用量对杂种小麦旗叶光合特性的影响。结果表明,在施N122.5～337.5kg/hm2,P2O590～270kg/hm2范围内,随肥料用量增加杂种小麦旗叶净光合速率(Pn)、叶绿素(Chl)含量、可溶蛋白(Pro)含量、气孔导度(gs)和叶肉导度(gm)均升高,光合功能期延长,叶源量增加。母本(C6-38)与杂种F1表现相同趋势,而父本(Py85-1)在中肥和高肥处理下各指标的表现与杂种小麦相反。在旗叶整个老化过程中,杂种小麦与双亲本均值相比的净光合速率和光合功能期的平均优势均随氮、磷用量的增加而增大,且各施肥水平下均以老化后期大于前、中期。     

FACE条件下冬小麦的光合适应

利用开放式CO2浓度升高（Free Air Carbon dioxide Enrichment）系统平台,于冬小麦开花期、乳熟期对旗叶进行气体交换测量,根据光合模型计算光合参数,研究550μL·L^-1CO2对冬小麦旗叶光合能力的影响。结果表明,无论是在冬小麦开花期还是乳熟期,FACE圈内的小麦叶片在短时间高CO2浓度下初始出现的光合速率增强逐渐减弱或消失,即FACE圈内的小麦叶片表现出对高CO2浓度的光合适应现象。低氮、常规施氮水平下均发现了小麦旗叶的光合适应现象,但是光合适应现象与施氮量没有显著的线性关系。另外,研究发现,FACE系统中,冬小麦旗叶的SPAD值和叶绿素含量降低,这可能是导致FACE系统中小麦叶片出现光合适应现象的原因。     

旱地不同栽培模式和施肥方法对小麦光合产物积累运转的影响

以冬小麦品种小偃22为材料,研究了不同栽培模式和施肥方法对小麦光合能力、光合产物积累、运转和分配的影响。结果表明:单施氮肥或氮磷配合可显著增加小麦的叶面积系数、旗叶的净光合速率和叶绿素相对含量;单施磷肥对小麦光合产物的积累与分配没有明显的调节效应,而施用氮肥、采用垄沟和垄脊覆膜栽培后,延长了冬小麦顶三叶的功能期,提高了小麦花后光合物质的生产能力和花后同化产物对籽粒的贡献率;在垄沟栽培条件下,未覆膜处理的垄下施肥法较常规施肥能显著提高冬小麦的光合生产能力和花前物质调用能力;垄脊覆膜后,常规施肥能显著增加小麦花后物质积累并能获得较高产量。     

Nitrogen deficiency induced a decrease in grain yield related to photosynthetic characteristics,carbon–nitrogen balance and nitrogen use efficiency in proso millet (Panicum miliaceum L.)

ABSTRACT

Field experiments involving proso millet (Panicum miliaceum L.) cultivar under four nitrogen (N) levels (N0, N60, N105 and N150) were conducted in 2015 and 2016 to explore the decrease in grain yield under N deficiency related to the changes in leaf photosynthetic characteristics, carbon (C)–N balance and N use efficiency. Results showed that N deficiency decreased the net photosynthesis rate, stomatal conductance, transpiration rate and chlorophyll content and increased the intercellular CO₂ concentration of proso millet flag leaves from flowering to maturity. N deficiency negatively regulated the C–N balance and increased the C/N ratio by reducing the total N, soluble protein and soluble sugar contents, resulting in high starch content. N uptake and utilisation were significantly reduced because of less available N. Significantly positive correlations were observed between the grain yield and photosynthetic characteristics or N use efficiency, whereas a negative correlation was found between the grain yield and the C/N ratio. The yields generated by N0, N60 and N105 were lower than that of N150 in both years. The N fertiliser regression formulae developed in the study would provide useful information about the N fertiliser rate of proso millet.     

氮素水平对甜菜功能叶片光合特性的影响越

采用甜研七号(偏高糖型)和甜研八号(偏丰产型)甜菜作为试材,在5个氮素水平(0、60、120、180和240kg/hm2)下,研究了甜菜功能叶片(第15片真叶)在生育进程中和不同叶龄下的叶绿素含量、光合特性的变化动态及其对块根产量、含糖率及产糖量的影响。结果表明：随着生育进程,叶绿素含量、光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)等光合特性指标均为单峰曲线变化,在叶片完全展开后第21天达到最大值,而后逐渐降低,2个品种均表现为这一趋势。单一叶龄(以21d叶龄为例)在0~120kg/hm2施氮水平下,叶绿素含量、光合速率(Pn)随施氮量增加而增加,过量施氮则增长不显著。在生育进程中,叶绿素含量、光合速率(Pn)同块根产量均表现为极显著正相关。以甜研七号为例,相关系数分别为R=083**和R=093**;同产糖量呈显著正相关,相关系数分别为R=085*、R=086*;蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)同产质量的相关性基本与光合速率(Pn)相同,胞间CO2浓度(Ci)则与其他光合特性指标均呈极显著负相关;21d叶龄下,两品种的叶绿素含量、光合速率(Pn)同块根产量均表现为显著正相关或极显著正相关。